金属材料与热处理
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金属材料与热处理 模块四 铸 铁 - PowerPoint PPT Presentation


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金属材料与热处理 模块四 铸 铁. 主讲:赵广引. [ 复习 ] 上次课的重点 [ 讲授新课 ] 课题 : 铸铁 教学目的与要求 : 1 、掌握影响石墨化的因素即 “ 三高一低 ” 的含义。 2 、掌握常用普通铸铁(灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)的牌号、组织、性能特点。 3 、掌握各种铸铁的热处理工艺。 教学重点与难点 : 1 、铸铁与钢热处理的不同之处,合理地选用铸铁材料及相应的热处理方法是教学难点。 2 、掌握常用普通铸铁(灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)的牌号是教学重点。 教学过程 :. 一、引言. 有独特的性能. 有独特的组织. 成分不同于钢.

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金属材料与热处理模块四 铸 铁

主讲:赵广引


  • [复习]

  • 上次课的重点

  • [讲授新课]

  • 课题:铸铁

  • 教学目的与要求:

  • 1、掌握影响石墨化的因素即“三高一低”的含义。

  • 2、掌握常用普通铸铁(灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)的牌号、组织、性能特点。

  • 3、掌握各种铸铁的热处理工艺。

  • 教学重点与难点:

  • 1、铸铁与钢热处理的不同之处,合理地选用铸铁材料及相应的热处理方法是教学难点。

  • 2、掌握常用普通铸铁(灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁)的牌号是教学重点。

  • 教学过程:


一、引言

有独特的性能

有独特的组织

成分不同于钢

减震、吸振等

石墨(Graphite)

含碳量高

用途:机床80%

铸铁是Wc>2.11%的铁碳合金,并较碳钢含有更多的硅、锰及硫、磷等杂质

工业上使用的铸铁一般Wc>2.5%~4.0%。

为什么工业生产中要用铸铁?


二、铸铁的分类

白口铸铁中的碳除微量溶于铁素体外,

全部以渗碳体(Fe3C)的形式存在,

断面呈银白色,故称白口铸铁。

用途:犁铧

白口铸铁

灰口铸铁中的碳除微量溶于铁素体外,

全部或大部以单质石墨(G)的形式存在,

断面呈灰色,故称灰口铸铁。

灰口铸铁

用途最广

麻口铸铁

用的不多

麻口铸铁中的碳部分以碳化物(渗碳体)存在,部分以单质石墨形式存在,属于白口和灰口间的过渡组织,由于断口处有黑白相间的麻点,故称麻口铸铁。

按C主要存在的形式分:



课题1 铸铁的石墨化及影响因素

第一阶段(≥ 1154℃)

液态中结晶出的一次石墨

剩余液相发生的共晶转变,形成奥氏体和共晶石墨。

(Lc′ 1154℃ A +G共晶 )

第二阶段(1154℃~738℃)

在共晶温度和共析温度之间,奥氏体沿EَSَ线析出二次石墨。

第三阶段738℃

通过共析转变而析出共析石墨( F+G共析)。

1.分为以下三个阶段:


白口铸铁

一、二阶段石墨化全部被抑制

一、二阶段充分石墨化

灰口铸铁

麻口铸铁

一、二阶段部分石墨化

  • 3.灰口铸铁第三个阶段的石墨化程度影响其基体组织

第三个阶段充分石墨化

F+G

第三个阶段部分石墨化

F+P+G

第三个阶段石墨化被抑制

P+G

2.各类铸铁的石墨化程度


1)化学成分的影响

主要是四个元素:C↑↑,Si↑↑强烈促进G化;

Mn↓阻碍G化;S↓↓强烈阻碍G化  。               

2)冷却速度的影响

υ ↓   G 化↑  →碳原子扩散充分,易形成稳定石墨。

顺口溜:要想得到好铸铁,先配成,后缓冷。

4.影响石墨化的因素


课题2 灰铸铁

灰铸铁

片状G

球墨铸铁

球状G

蠕墨铸铁

蠕虫状G

团絮状G

可锻铸铁

按照石墨形态不同分


1)灰铸铁的成分

Wc=2.5%~4.0%,WSi=1.0%~2.5%,WMn=0.5%~1.4%,调解组织

Wp≤0.3%,控制使用,Ws≤0.15%,严格限制。

相当于裂纹,使其它性能变差,如抗拉强度、塑性和韧性等

2)灰铸铁的组织和性能

组织:

钢基体+片状G

性能:

抗压强度和硬度

  • 铸造性能良好

但G使铸铁具有

其特殊性能

  • 切削、减磨性能良好

  • 减震性能良好

  • 缺口不敏感性好

1.灰铸铁


4)灰铸铁的孕育处理

主要强化手段

原因:片状G使其所有的力学性能都大为减弱

目的:为了细化G,使其分布更均匀

5)灰铸铁的热处理

热处理可使基体性能大为改善

不能淬火(由于片状G)

3)灰铁的牌号

HT200:最低抗拉强度为200MPa的灰铁。


去应力退火:是指将铸件加热到500~600℃,保温一段时间,随炉冷至150~200℃后出炉空冷,以消除铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的内应力。

消除白口组织,改善切削加工性能的退火:铸件的表层及薄壁截面处,因为冷却速度较快而产生白口组织,硬度较高使切削加工发生困难。

为提高铸件工作表面的硬度和耐磨性(如机床导轨面),可采用表面淬火的热处理工艺,方法有火焰加热表面淬火、高频感应淬火等。


2.球墨铸铁

1)化学成分

Wc=3.6%~4.0%,WSi=2.0%~2.8%,WMn=0.6%~0.8%,Ws≤0.07%,Wp<0.1%,WRe=0.02%~0.04%,WMg=0.03%~0.05%。

2)性能

力学性能最好,相当于中碳钢,

但铸造性能不及灰铁。


4)热处理

各种各样的热处理都可进行。

(1)退火

低温退火:

其方法是将铸件加热到700~760℃,保温2h~8h,随炉冷至

600℃左右,出炉空冷。

高温退火:

其方法是将铸件加热至900~950℃,保温2h~5h后随炉冷至

600℃左右,再出炉空冷。

(2)正火

(3)调质处理

(4)等温淬火

3)牌号

QT400-18:最低抗拉强度为400MPa,

最小伸长率为18%。


3.可锻铸铁


1)成分

要求较严,一般为:Wc=2.3%~2.8%,

WSi=1.0%~1.6%,WMn=0.3.%~0.8%

Ws≤0.2%,Wp<0.1%。

2)组织

根据退火方法不同分:


力学性能明显优于灰铁,接近于同类基体

的球铁,有一定的韧性,但不可锻。

4)牌号

KTH350-10:最低抗拉强度为350MPa,

最小伸长率为10%。

3)性能


制造形状复杂,要求气密性好的零件,要求有一定塑性、韧性、承受冲击和振动、耐蚀的薄壁铸件,如管道配件,中低压阀门汽车、拖拉机的后桥,转向机构。建筑工地搭架用的扣件。但退火周期长,生产成本高,应用受到限制,被球铁替代。制造形状复杂,要求气密性好的零件,要求有一定塑性、韧性、承受冲击和振动、耐蚀的薄壁铸件,如管道配件,中低压阀门汽车、拖拉机的后桥,转向机构。建筑工地搭架用的扣件。但退火周期长,生产成本高,应用受到限制,被球铁替代。

5)用途


1制造形状复杂,要求气密性好的零件,要求有一定塑性、韧性、承受冲击和振动、耐蚀的薄壁铸件,如管道配件,中低压阀门汽车、拖拉机的后桥,转向机构。建筑工地搭架用的扣件。但退火周期长,生产成本高,应用受到限制,被球铁替代。)成分:

一般为:Wc=3.5%~3.9%,

WSi=2.2%~2.8%,WMn=0.4%~0.8%,

Wp<0.1%,Ws<0.1%。

介于灰铁于球铁之间,强度接近于球铁,并具有一定的耐热疲劳性、减震性,铸造性能优于球铁,与灰铁相近,切削加工性能和球铁相似,比灰铁稍差。

2)性能:

力学性能:球铁、蠕铁、灰铁依次降低;

铸造性能:灰铁、蠕铁、球铁依次变差;

4.蠕墨铸铁


RuT260制造形状复杂,要求气密性好的零件,要求有一定塑性、韧性、承受冲击和振动、耐蚀的薄壁铸件,如管道配件,中低压阀门汽车、拖拉机的后桥,转向机构。建筑工地搭架用的扣件。但退火周期长,生产成本高,应用受到限制,被球铁替代。:最低抗拉强度为260MPa的蠕铁。

4)用途

主要制作形状复杂,要求组织致密、强度高、耐磨、能承受较大热循环载荷的铸件,如阀体、进(排)气管、柴油机气缸盖、汽缸套等。

各种灰口铸铁的韧性:灰铁、蠕铁、可铁、球铁依次提高。

3)牌号


Si制造形状复杂,要求气密性好的零件,要求有一定塑性、韧性、承受冲击和振动、耐蚀的薄壁铸件,如管道配件,中低压阀门汽车、拖拉机的后桥,转向机构。建筑工地搭架用的扣件。但退火周期长,生产成本高,应用受到限制,被球铁替代。、Al、Cr、 Mo、Cu、Ni等加入可形成致密的氧化膜。

少量P,及Cr、W、Mo、Cu等合金元素。

Si、Al、Cr等加入可形成致密的氧化膜。

磷共晶组织

耐磨铸铁

耐热铸铁

耐蚀铸铁

5.合金铸铁


总 结制造形状复杂,要求气密性好的零件,要求有一定塑性、韧性、承受冲击和振动、耐蚀的薄壁铸件,如管道配件,中低压阀门汽车、拖拉机的后桥,转向机构。建筑工地搭架用的扣件。但退火周期长,生产成本高,应用受到限制,被球铁替代。

铸铁的分类

灰口铸铁的分类

2.石墨化过程

三个阶段:温度及其石墨

3.石墨化的充分程度对铸铁种类的影响,对灰口铸 铁基体组织的影响

4.灰口铸铁的组织与性能之间的关系

5.各种灰口铸铁的牌号

1.两个分类及其依据


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